CN106125020B - 磁场感测装置及磁场感测模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁场感测装置及磁场感测模块。其中磁场感测装置，包括基板、第一磁场感测单元、第二磁场感测单元、第三磁场感测单元及切换电路。基板具有表面及相对此表面以不同方向倾斜的第一斜面与第二斜面。第一磁场感测单元包括多个连接成惠斯登全桥且配置于此表面上的磁阻传感器。第二磁场感测单元包括多个连接成惠斯登半桥且配置于第一斜面上的磁阻传感器。第三磁场感测单元包括多个连接成惠斯登半桥且配置于第二斜面上的磁阻传感器。切换电路电性连接第二磁场感测单元与第三磁场感测单元。一种磁场感测模块亦被提出。本发明具有较为简化的结构，且较小的体积。

Description

磁场感测装置及磁场感测模块

技术领域

本发明涉及一种磁场感测装置及磁场感测模块。

背景技术

随着可携式电子装置的普及，能够感应地磁方向的电子罗盘的技术便受到重视。当电子罗盘应用于体积小的可携式电子装置(如智能型手机)时，电子罗盘除了需符合体积小的需求之外，最好还能够达到三轴的感测，这是因为使用者以手握持手机时，有可能是倾斜地握持，且各种不同的握持角度也都可能产生。

一种已知技术是采用复合式感测组件的方法来达到三轴的感测，具体而言，其利用两个彼此垂直配置的巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)多层膜结构(或穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)多层膜结构)与一个霍尔组件(Hall element)来达到三轴的感测。然而，由于霍尔组件的感测灵敏度不同于巨磁阻多层膜结构(或穿隧磁阻多层膜结构)的感测灵敏度，这会造成其中一轴上的精确度与其他两轴上的精确度不同。如此一来，当用户将可携式电子装置旋转至不同的角度时，将导致对同一磁场的感测灵敏度不同，进而造成使用上的困扰。

在已知技术中，为了达到磁场的多轴感测，通常采用了二次以上的制程，也就是采用了两块以上的晶圆的制程来制作出多轴向磁场感测模块，如此将使制程复杂化，且难以降低制作成本。此外，如此亦使得磁场感测装置难以进一步缩小。

发明内容

本发明提供一种磁场感测装置，其具有较为简化的结构，且可具有较小的体积。

本发明提供一种磁场感测模块，其具有较为简化的结构，且可具有较小的体积。

本发明的一实施例提出一种磁场感测装置，包括基板、第一磁场感测单元、第二磁场感测单元、第三磁场感测单元及切换电路。基板具有表面及相对此表面以不同方向倾斜的第一斜面与第二斜面。第一磁场感测单元包括多个连接成惠斯登全桥(Wheatstone fullbridge)且配置于此表面上的磁阻传感器，且用以感测第一方向的磁场分量。第二磁场感测单元包括多个连接成惠斯登半桥(Wheatstone half bridge)且配置于第一斜面上的磁阻传感器。第三磁场感测单元包括多个连接成惠斯登半桥且配置于第二斜面上的磁阻传感器。切换电路电性连接第二磁场感测单元与第三磁场感测单元，且用以将第二磁场感测单元与第三磁场感测单元切换至两个不同的惠斯登全桥。两个不同的惠斯登全桥用以分别感测第二方向的磁场分量与第三方向的磁场分量。

在本发明的一实施例中，第一磁场感测单元、第二磁场感测单元及第三磁场感测单元的这些磁阻传感器为各向异性磁阻传感器(anisotropic magnetoresistancesensor,AMR sensor)。

在本发明的一实施例中，第一方向、第二方向及第三方向彼此实质上垂直。

在本发明的一实施例中，第一方向、第二方向及第三方向的至少其中二个彼此不垂直。

在本发明的一实施例中，第二磁场感测单元的这些磁阻传感器的感测轴实质上平行于第一斜面的倾斜延伸方向，且第三磁场感测单元的这些磁阻传感器的感测轴实质上平行于第二斜面的倾斜延伸方向。

在本发明的一实施例中，第一磁场感测单元的这些磁阻传感器的感测轴实质上垂直于第一斜面的倾斜延伸方向，且垂直于第二斜面的倾斜延伸方向。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括第一磁化方向设定组件及第二磁化方向设定组件。第一磁化方向设定组件配置于第一磁场感测单元旁，且用以设定第一磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。第二磁化方向设定组件配置于第二磁场感测单元与第三磁场感测单元旁，且用以设定第二磁场感测单元与第三磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。

本发明的一实施例提出一种磁场感测模块，包括磁场感测单元及磁化方向设定组件。磁场感测单元包括多个连接成惠斯登电桥的磁阻传感器，且用以感测一方向的磁场分量。磁化方向设定组件配置于磁场感测单元旁，且用以设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。磁化方向设定组件包括第一螺旋状导电单元、第二螺旋状导电单元及第三螺旋状导电单元。第二螺旋状导电单元电性连接于第一螺旋状导电单元与第三螺旋状导电单元之间，且第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，且不同于第三螺旋状导电单元的螺旋延伸方向。

在本发明的一实施例中，当电流依序流经第一螺旋状导电单元、第二螺旋状导电单元及第三螺旋状导电单元时，属于惠斯登电桥的一半桥的这些磁阻传感器的正上方或正下方的电流流向第一方向，属于惠斯登电桥的另一半桥的这些磁阻传感器的正上方或正下方的电流流向第二方向，其中第一方向相反于第二方向。

本发明的一实施例提出一种磁场感测模块，包括磁场感测单元及磁化方向设定组件。磁场感测单元包括多个连接成惠斯登电桥的磁阻传感器，且用以感测一方向的磁场分量。磁化方向设定组件配置于磁场感测单元旁，且用以设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。磁化方向设定组件包括多个第一导电段、多个第二导电段、多个第一导电贯孔及多个第二导电贯孔。这些第一导电段配置于磁场感测单元的上侧与下侧的一侧，且这些第二导电段配置于磁场感测单元的上侧与下侧的另一侧。这些第一导电贯孔将部分的这些第一导电段与部分的这些第二导电段连接成第一螺旋状导电单元，而这些第二导电贯孔将另一部分的这些第一导电段与另一部分的这些第二导电段连接成第二螺旋状导电单元，其中第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向。

在本发明的一实施例中，这些第一导电段之一为U形导电段，U形导电段的一部分属于第一螺旋状导电单元，且U形导电段的另一部分属于第二螺旋状导电单元。

在本发明的一实施例中，这些第一导电段与这些第二导电段部分重叠。

在本发明的实施例的磁场感测装置中，由于第二磁场感测单元与第三磁场感测单元可经由电路切换成两个不同的惠斯登全桥，以分别感测第二方向与第三方向的磁场分量，因此磁场感测装置可以采用较少的磁阻传感器就可以感测三个方向的磁场分量。如此一来，便能够简化磁场感测装置的架构，且缩小磁场感测装置的体积。在本发明的实施例的磁场感测模块中，由于第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，且不同于第三螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，因此可以利用简单的三个螺旋导电单元就能够有效设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向，因此本发明的实施例的磁场感测模块的架构简单，且体积可以较小。在本发明的实施例的磁场感测模块中，由于第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，因此可以采用简单的多个第一导电段、多个第二导电段及导电贯孔就能够有效设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。所以，本发明的实施例的磁场感测模块的架构简单，且体积可以较小。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的磁场感测装置的立体示意图；

图1B为图1A的磁场感测装置的剖面示意图；

图1C为图1A中的磁场感测模块的爆炸图；

图2A为图1A的第二磁场感测单元与第三磁场感测单元在感测y方向磁场分量时的等效电路图；

图2B为图1A的第二磁场感测单元与第三磁场感测单元在感测z方向磁场分量时的等效电路图；

图3为本发明的另一实施例的磁场感测模块的爆炸图；

图4为本发明的又一实施例的磁场感测模块的爆炸图；

图5为本发明的再一实施例的磁场感测模块的爆炸图。

附图标记：

100：磁场感测装置

110：基板

112：表面

114：第一斜面

116：第二斜面

120：第一磁场感测单元

122、122a、122b、122c、122d、132、132a、132b、142、142a、142b：磁阻传感器

123：各向异性磁电阻

125：铁磁膜

127：短路棒

130：第二磁场感测单元

140：第三磁场感测单元

150：切换电路

200、200a、200b、200c：第一磁化方向设定组件

210、250a、250b、250c：第一螺旋状导电单元

210a、211～213、211b～214b、211c～215c：第一导电段

2121、2131c、2221b：第一部分

2122、2132c、2222b：第二部分

220、260a、260b、260c：第二螺旋状导电单元

220a、221、222、221b～223b、221c～224c：第二导电段

230：第三螺旋状导电单元

230a、231、232、231b～233b、231c～234c：第一导电贯孔

240、250、260：导电段

240a、241、242、241b～243b、241c～244c：第二导电贯孔

270a、280a：接点

300：第二磁化方向设定组件

400、400a、400b、400c、500：磁场感测模块

A1、A2、A3：感测轴

C1、C2、C3、C4、C5、C6：端点

D1：倾斜延伸方向

D2：倾斜延伸方向

E1、E2、E2、E4、E5、E6：电流流向

P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、Q1、Q2、Q3、Q4：端点

具体实施方式

图1A为本发明的一实施例的磁场感测装置的立体示意图，图1B为图1A的磁场感测装置的剖面示意图，而图1C为图1A中的磁场感测模块的爆炸图，其中为了便于说明，图1A中省略了图1B中的磁化方向设定组件。请参照图1A至图1C，本实施例的磁场感测装置100包括基板110、第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130、第三磁场感测单元140及切换电路150(如图1B所显示)。基板110具有表面112及相对表面112以不同方向倾斜的第一斜面114与第二斜面116。在本实施例中，基板110例如为空白的硅基板(blank silicon)、玻璃基板或具有超大规模集成电路(very large scale integrated-circuit,VLSI)或大规模集成电路(large scale integrated-circuit,LSI)的硅基板。

第一磁场感测单元120包括多个连接成惠斯登全桥且配置于表面112上的磁阻传感器122，且用以感测第一方向(例如x方向)的磁场分量。第二磁场感测单元130包括多个连接成惠斯登半桥且配置于第一斜面114上的磁阻传感器132。第三磁场感测单元140包括多个连接成惠斯登半桥且配置于第二斜面116上的磁阻传感器142。切换电路150电性连接第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140，且用以将第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140切换至两个不同的惠斯登全桥。两个不同的惠斯登全桥用以分别感测第二方向(例如y方向)的磁场分量与第三方向(例如z方向)的磁场分量。在本实施例中，x方向、y方向与z方向彼此互相垂直。换言之，在本实施例中，第一方向、第二方向及第三方向彼此实质上垂直。然而，在其他实施例中，第一方向、第二方向及第三方向的至少其中二个彼此不垂直，而第一方向、第二方向及第三方向彼此不同向。在本实施例中，x方向与y方向实质上皆平行于基板110的表面112，而z方向垂直于基板110的表面112。

在本实施例中，第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140的这些磁阻传感器122、132及142为各向异性磁阻传感器(anisotropicmagnetoresistance sensor,AMR sensor)。然而，在其他实施例中，这些磁阻传感器122、132及142亦可以是巨磁阻传感器(giant magnetoresistance sensor,GMR sensor)、穿隧磁阻传感器(tunneling magnetoresistance sensor,TMR sensor)、磁通门(flux gate)或磁阻抗传感器(magneto-impedance sensor)。

在本实施例中，第一磁场感测单元120的这些磁阻传感器122的感测轴A1实质上垂直于第一斜面114的倾斜延伸方向D1，且垂直于第二斜面116的倾斜延伸方向D2，如图1A与图1C所显示。具体而言，在本实施例中，每一磁阻传感器122可包括多个串联的各向异性磁电阻(anisotropic magnetoresistor)123，每一各向异性磁电阻123的延伸方向实质上平行于y方向，且每一各向异性磁电阻123的短轴实质上平行于x方向，且此短轴即为磁阻传感器122的感测轴A1。

在本实施例中磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的磁化方向例如是朝向-y方向，磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的磁化方向例如是朝向+y方向。此外，每一各向异性磁电阻123具有理发店招牌(barber pole)状结构，亦即其表面设有相对于各向异性磁电阻123的延伸方向(例如为y方向)倾斜45度延伸的多个短路棒(electrical shorting bar)127，这些短路棒彼此相间隔且平行地设置于铁磁膜(ferromagnetic film)125上，而铁磁膜125为各向异性磁电阻123的主体，其延伸方向即为各向异性磁电阻123的延伸方向。在本实施例中，磁阻传感器122a的短路棒127的延伸方向与磁阻传感器122c的短路棒127的延伸方向实质上相同，磁阻传感器122b的短路棒127的延伸方向与磁阻传感器122d的短路棒127的延伸方向实质上相同，而磁阻传感器122a的短路棒127的延伸方向不同于磁阻传感器122b的短路棒127的延伸方向，两个例如是相差90度。

藉由上述磁阻传感器122a～122d的磁化方向及短路棒127方向的设置，当外来磁场在+x方向有磁场分量时，磁阻传感器122b与122c的电阻会有+ΔR的变化，而磁阻传感器122a与122d的电阻会有-ΔR的变化，所以当端点Q1与端点Q2被施加电压差时，端点Q3与端点Q4便会存在电压差，且此电压差的大小与x方向磁场分量的大小呈现正相关。如此一来，便可以藉由端点Q3与端点Q4的电压差来得知x方向磁场分量的大小，这样第一磁场感测单元120便可以实现x方向磁场分量的感测。

磁阻传感器122a～122d的磁化方向及短路棒127方向的设置并不限于上述的设置方式，在其他实施例中，磁阻传感器122a～122d的磁化方向及短路棒127方向亦可以有其他配置方向上的设置，只要当有x方向磁场分量存在而端点Q1与端点Q2被施加电压差时，端点Q3与端点Q4会产生电压差即可，或只要当有x方向磁场分量存在而端点Q3与端点Q4被施加电压差时，端点Q1与端点Q2会产生电压差即可。

在本实施例中，第二磁场感测单元130的这些磁阻传感器132的感测轴A2实质上平行于第一斜面114的倾斜延伸方向D1，且第三磁场感测单元140的这些磁阻传感器142的感测轴A3实质上平行于第二斜面116的倾斜延伸方向D2。具体而言，每一磁阻传感器132的多个彼此串联的各向异性磁电阻的延伸方向实质上平行于x方向，且这些各向异性磁电阻彼此平行地且沿着倾斜延伸方向D1排列于第一斜面114上。另外，每一磁阻传感器132的短路棒的延伸方向与各向异性磁电阻的延伸方向夹45度。此外，每一磁阻传感器142的多个彼此串联的各向异性磁电阻的延伸方向实质上平行于x方向，且这些各向异性磁电阻彼此平行地且沿着倾斜延伸方向D2排列于第二斜面116上。此外，每一磁阻传感器142的短路棒的延伸方向与各向异性磁电阻的延伸方向夹45度。

图2A为图1A的第二磁场感测单元与第三磁场感测单元在感测y方向磁场分量时的等效电路图，而图2B为图1A的第二磁场感测单元与第三磁场感测单元在感测z方向磁场分量时的等效电路图。请先参照图1A与图2A，当外在磁场具有+y方向磁场分量时，藉由这些磁阻传感器132与142的磁化方向与短路棒的延伸方向的适当配置方式，可使得磁阻传感器132a与磁阻传感器142a的电阻产生+ΔR的变化，且使磁阻传感器132b与磁阻传感器142b的电阻产生-ΔR的变化，此时通过切换电路150的切换，可使得端点P3与端点P6都电性连接至端点P7，且使端点P4与端点P5都电性连接至端点P8，而使得第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140电性连接成一种惠斯登全桥。此时，端点P1与端点P2被施加电压差，如此端点P7与端点P8之间变会产生电压差，且端点P7与端点P8之间的电压差的绝对值与y方向磁场分量的绝对值呈正相关。如此一来，便可利用端点P7与端点P8之间的电压差来得到y方向磁场分量的大小，而使得第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140实现y方向磁场分量的感测。

请再参照图1A与图2B，当外在磁场具有+z方向磁场分量时，磁阻传感器132b与磁阻传感器142a的电阻会产生+ΔR的变化，且磁阻传感器132a与磁阻传感器142b的电阻会产生-ΔR的变化，此时通过切换电路150的切换，可使得端点P3与端点P5都电性连接至端点P7，且使端点P4与端点P6都电性连接至端点P8，而使得第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140电性连接成另一种惠斯登全桥。此时，端点P1与端点P2被施加电压差，如此端点P7与端点P8之间变会产生电压差，且端点P7与端点P8之间的电压差的绝对值与z方向磁场分量的绝对值呈正相关。如此一来，便可利用端点P7与端点P8之间的电压差来得到z方向磁场分量的大小，而使得第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140实现z方向磁场分量的感测。

在本实施例的磁场感测装置100中，由于第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140可经由电路切换成两个不同的惠斯登全桥，以分别感测第二方向(例如y方向)与第三方向(例如z方向)的磁场分量，因此磁场感测装置100可以采用较少的磁阻传感器122、132、142就可以感测三个方向的磁场分量。如此一来，便能够简化磁场感测装置100的架构，且缩小磁场感测装置100的体积。此外，藉由切换电路150将第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140切换成分别用以感测第二方向与第三方向的两个惠斯登全桥，可使对应于第二方向磁场分量与对应于第三方向磁场分量的信号直接从这两个惠斯登全桥输出，而可以不用通过计算电路来计算才能获得。因此，磁场感测装置100可具有较简单的架构，进而降低制作成本。

在本实施例中，磁场感测装置100还包括第一磁化方向设定组件200及第二磁化方向设定组件300。第一磁化方向设定组件200配置于第一磁场感测单元120旁，且用以设定第一磁场感测单元120的这些磁阻传感器122的磁化方向。第二磁化方向设定组件300配置于第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140旁，且用以设定第二磁场感测单元130与第三磁场感测单元140的这些磁阻传感器132与142的磁化方向。

具体而言，在本实施例中，第一磁化方向设定组件200与第二磁化方向设定组件300各包括第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230，以下举第一磁化方向设定组件200为例。第二螺旋状导电单元220电性连接于第一螺旋状导电单元210与第三螺旋状导电单元230之间，且第二螺旋状导电单元220的螺旋延伸方向不同于第一螺旋状导电单元210的螺旋延伸方向，且不同于第三螺旋状导电单元230的螺旋延伸方向。在本实施例中，螺旋延伸方向例如是定义为当第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230串接起来时电流的流向。

请参照图1C，当电流从端点C1注入时，依序经由导电段240与端点C2流入第一螺旋状导电单元210，且电流在第一螺旋状导电单元210中以逆时针方向流至端点C3。接着，电流从端点C3经由导电段250流至端点C4。然后，电流从端点C4以顺时针方向流经第二螺旋状导电单元220后，再以逆时针方向流经第三螺旋状导电单元230而流至端点C5。最后，电流从端点C5经由导电段260流至端点C6，并从端点C6流出。因此，在图1C中，第一螺旋状导电单元210的螺旋延伸方向为逆时针，第二螺旋状导电单元220的螺旋延伸方向为顺时针，而第三螺旋状导电单元230的螺旋延伸方向为逆时针。

在本实施例中，第一螺旋状导电单元210与第二螺旋状导电单元220分别具有电流流向E1、电流流向E2与电流流向E3的导电段是位于磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的正上方，其中电流流向E1、电流流向E2及电流流向E3是朝向+x方向，因此能将磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的磁化方向设定为-y方向。此外，第二螺旋状导电单元220与第三螺旋状导电单元230分别具有电流流向E4、电流流向E5与电流流向E6的导电段是位于磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的正上方，其中电流流向E4、电流流向E5及电流流向E6是朝向-x方向，因此能将磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的磁化方向设定为+y方向。如此一来，当第一磁化方向设定组件200通电时，便能够将磁阻传感器122a～122d的磁化方向设定至适当的初始值，而使第一磁场感测单元120接下来可以正确地感测x方向的磁场分量。

换言之，当电流依序流经第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230时，属于惠斯登电桥的一半桥的这些磁阻传感器122a与122b的正上方或正下方(例如正上方)的电流流向第一方向(例如+x方向)，属于惠斯登电桥的另一半桥的这些磁阻传感器122c与122d的正上方或正下方(例如正上方)的电流流向第二方向(例如-x方向)，其中第一方向(例如+x方向)相反于第二方向(例如-x方向)。

同理，第二磁化方向设定组件300的第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230可以配置于第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140上方。此外，第一磁化方向设定组件200的第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230是沿着y方向排列，然而，第二磁化方向设定组件300的第一螺旋状导电单元210、第二螺旋状导电单元220及第三螺旋状导电单元230可以是沿着x方向排列，以适合设定磁阻传感器132a、磁阻传感器132b、磁阻传感器142a、磁阻传感器142b的磁化方向。

在本实施例中，第一磁化方向设定组件200与第一磁场感测单元120可形成磁场感测模块400，以量测x方向磁场分量。此外，第二磁化方向设定组件300、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140可形成磁场感测模块500，以量测y方向磁场分量与z方向磁场分量。

在本实施例的磁场感测模块400、磁场感测模块500中，由于第二螺旋状导电单元220的螺旋延伸方向不同于第一螺旋状导电单元210的螺旋延伸方向，且不同于第三螺旋状导电单元230的螺旋延伸方向，因此可以利用简单的三个螺旋导电单元就能够有效设定磁场感测单元(例如第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130、第三磁场感测单元140)的这些磁阻传感器122、132、142的磁化方向，因此本实施例的磁场感测模块400、磁场感测模块500的架构简单，且体积可以较小。

另外，由于第一磁化方向设定组件200与第二磁化方向设定组件300的架构较为简单，绕线长度较短，使得电阻较小，因此在相同的施加电压下电流可以较大，以使得其所产生的磁场较强。如此一来，便可以使磁场感测模块400、磁场感测模块500有较大的感测范围。

此外，藉由第一磁化方向设定组件200与第二磁化方向设定组件300可以初始化第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140的磁化方向配置，使得第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140在强外在磁场的冲击之后，仍然能够被正常使用。另外，藉由改变第一磁化方向设定组件200与第二磁化方向设定组件300的电流方向，以形成第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140的不同的磁化方向配置，可量测出第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130及第三磁场感测单元140的动态系统偏移量(dynamic system offset)。藉由将量测值扣除动态系统偏移量，将可更快速地获得正确的磁场分量数值。同理，也可扣除低频噪声(low frequency noise)，以使得所测得的磁场分量数值更为准确。

图3为本发明的另一实施例的磁场感测模块的爆炸图。请参照图3，本实施例的磁场感测模块400a与图1C的磁场感测模块400类似，而两个的主要差异如下所述。在本实施例的磁场感测模块400a中，第一磁化方向设定组件200a包括多个第一导电段210a、多个第二导电段220a、多个第一导电贯孔230a及多个第二导电贯孔240a。这些第一导电段210a配置于第一磁场感测单元120的上侧与下侧的一侧(在本实施例中例如是上侧)，而这些第二导电段220a配置于第一磁场感测单元120的上侧与下侧的另一侧(在本实施例中例如是下侧)。这些第一导电贯孔230a将部分的这些第一导电段210a与部分的这些第二导电段220a连接成第一螺旋状导电单元250a，这些第二导电贯孔240a将另一部分的这些第一导电段210a与另一部分的这些第二导电段220a连接成第二螺旋状导电单元260a，其中第一螺旋状导电单元250a的螺旋延伸方向不同于第二螺旋状导电单元260a的螺旋延伸方向。

在本实施例中，经由接点270a流入第一导电段211的电流会流经第一导电段211而流至第一导电贯孔231，然后再流经第二导电段221而流至第一导电贯孔232。接着，电流从第一导电贯孔232流经第一导电段212的第一部分2121，至此，电流呈现顺时针方向的流动，而第一导电段211、第一导电贯孔231、第二导电段221、第一导电贯孔232及第一导电段212的第一部分2121即形成第一螺旋状导电单元250a，而其螺旋延伸方向为顺时针方向。

接着，电流从第一部分2121流至第一导电段212的第二部分2122，然后在流经第二部分2122后经由第二导电贯孔241流至第二导电段222。之后，电流从第二导电段222经由第二导电贯孔242流至第一导电段213。最后，电流从第一导电段流至接点280a，并从接点280a流出第一磁化方向设定组件200a。如此一来，从第二部分2122开始，电流便呈现逆时针方向流动，而第二部分2122、第二导电贯孔241、第二导电段222、第二导电贯孔242及第一导电段213便形成第二螺旋状导电单元260a，而其螺旋延伸方向为逆时针方向。

在本实施例中，第一螺旋状导电单元250a缠绕磁阻传感器122a与磁阻传感器122b，因此可将磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的磁化方向设定为-y方向。此外，第二螺旋状导电单元260a缠绕磁阻传感器122c与磁阻传感器122d，因此可将磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的磁化方向设定为+y方向。

在本实施例中，这些第一导电段210a之一(例如为第一导电段212)为U形导电段，此U形导电段的一部分(即第一部分2121)属于第一螺旋状导电单元250a，此U形导电段的另一部分(即第二部分2122)属于第二螺旋状导电单元260a。

在本实施例中，第二磁化方向设定组件亦可以具有如第一磁化方向设定组件200a所具有的第一螺旋状导电单元250a与第二螺旋状导电单元260a，其中第一螺旋状导电单元250a缠绕磁阻传感器132b与磁阻传感器142b，而第二螺旋状导电单元260a缠绕磁阻传感器132a与磁阻传感器142a，且第一螺旋状导电单元250a与第二螺旋状导电单元260a沿着-x方向排列。

在本实施例的磁场感测模块400a中，由于第一螺旋状导电单元250a的螺旋延伸方向不同于第二螺旋状导电单元260a的螺旋延伸方向，因此可以采用简单的多个第一导电段210a、多个第二导电段220a及导电贯孔(例如第一导电贯孔230a与第二导电贯孔240a)就能够有效设定磁场感测单元(例如第一磁场感测单元120、第二磁场感测单元130)的这些磁阻传感器122、142的磁化方向。所以，本实施例的磁场感测模块400a的架构简单，且体积可以较小。另外，由于第一磁化方向设定组件200a的架构较为简单，绕线长度较短，使得电阻较小，因此在相同的施加电压下电流可以较大，以使得其所产生的磁场较强。如此一来，便可以使磁场感测模块400a有较大的感测范围。

在本实施例中，这些第一导电段210a与这些第二导电段220a部分重叠。举例而言，第一导电段211在+y方向的一侧(即图3中的右下侧)的边缘与第二导电段221在-y方向的一侧(即图3中的左上侧)的边缘重叠，且第二导电段221在+y方向的一侧的边缘与第一导电段212的第一部分2121在-y方向的一侧的边缘重叠。此外，第一导电段212的第二部分2122在+y方向的一侧的边缘与第二导电段222在-y方向的一侧的边缘重叠，且第二导电段222在+y方向的一侧的边缘与第一导电段213在-y方向的一侧的边缘重叠。当这些第一导电段210a与这些第二导电段220a部分重叠时，在相同的电流下，第一螺旋状导电单元250a与第二螺旋状导电单元260a所产生的磁场会更强。如此一来，便可以使本实施例的磁场感测模块400a有更大的感测范围。

图4为本发明的又一实施例的磁场感测模块的爆炸图。请参照图4，本实施例的磁场感测模块400b与图3的磁场感测模块400a类似，而两个的主要差异如下所述。在本实施例的磁场感测模块400b中，第一磁化方向设定组件200b包括多个第一导电段211b、212b、213b及214b、多个第二导电段221b、222b及223b、多个第一导电贯孔231b、232b及233b及多个第二导电贯孔241b、242b及243b。

在本实施例中，经由接点270a流入第一导电段211b的电流会流经第一导电段211b而流至第一导电贯孔231b，然后再流经第二导电段221b而流至第一导电贯孔232b。接着，电流从第一导电贯孔232b流经第一导电段212b而流至第一导电贯孔233b，然后再从第一导电贯孔233b流经第二导电段222b的第一部分2221b。至此，电流呈现顺时针方向的流动，而第一导电段211b、第一导电贯孔231b、第二导电段221b、第一导电贯孔232b、第一导电段212b、第一导电贯孔233b及第二导电段222b的第一部分2221b即形成第一螺旋状导电单元250b，而其螺旋延伸方向为顺时针方向。

接着，电流从第一部分2221b流至第二导电段222b的第二部分2222b，然后在流经第二部分2222b后经由第二导电贯孔241b流至第一导电段213b。然后，电流经由第一导电段213b流至第二导电贯孔242b，再从第二导电贯孔242b经由第二导电段223b流至第二导电贯孔243b。最后，电流从第二导电贯孔243b经由第一导电段214b流至接点280a，并从接点280a流出第一磁化方向设定组件200b。如此一来，从第二部分2222b开始，电流便呈现逆时针方向流动，而第二部分2222b、第二导电贯孔241b、第一导电段213b、第二导电贯孔242b、第二导电段223b、第二导电贯孔243b及第一导电段214b便形成第二螺旋状导电单元260b，而其螺旋延伸方向为逆时针方向。

在本实施例中，第一螺旋状导电单元250b缠绕磁阻传感器122a与磁阻传感器122b，因此可将磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的磁化方向设定为-y方向。此外，第二螺旋状导电单元260b缠绕磁阻传感器122c与磁阻传感器122d，因此可将磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的磁化方向设定为+y方向。

在本实施例中，这些第二导电段之一(例如为第二导电段222b)为U形导电段，此U形导电段的一部分(即第一部分2221b)属于第一螺旋状导电单元250b，此U形导电段的另一部分(即第二部分2222b)属于第二螺旋状导电单元260b。在本实施例中，是将位于第一磁场感测单元120上方的导电段命名为第一导电段，而将位于第一磁场感测单元120下方的导电段命名为第二导电段。事实上，亦可将第一磁场感测单元120下方的导电段命名为第一导电段，将第一磁场感测单元120上方的导电段命名为第二导电段，则U形导电段即会属于第一导电段。

在本实施例中，第二磁化方向设定组件亦可以具有如第一磁化方向设定组件200b所具有的第一螺旋状导电单元250b与第二螺旋状导电单元260b，其中第一螺旋状导电单元250b缠绕磁阻传感器132b与磁阻传感器142b，而第二螺旋状导电单元260b缠绕磁阻传感器132a与磁阻传感器142a，且第一螺旋状导电单元250b与第二螺旋状导电单元260b沿着-x方向排列。

在本实施例中，这些第一导电段与这些第二导电段至少部分重叠，且重叠的面积比图3的实施例还大，以使得磁场产生效率更大。

图5为本发明的再一实施例的磁场感测模块的爆炸图。请参照图5，本实施例的磁场感测模块400c与图3的磁场感测模块400a类似，而两个的主要差异如下所述。在本实施例之磁场感测模块400c中，第一磁化方向设定组件200c包括多个第一导电段211c、212c、213c、214c及215c、多个第二导电段221c、222c、223c及224c、多个第一导电贯孔231c、232c、233c及234c及多个第二导电贯孔241c、242c、243c及244c。

在本实施例中，经由接点270a流入第一导电段211c的电流会流经第一导电段211c而流至第一导电贯孔231c，然后再流经第二导电段221c而流至第一导电贯孔232c。接着，电流从第一导电贯孔232c流经第一导电段212c而流至第一导电贯孔233c，然后再从第一导电贯孔233c流经第二导电段222c而流至第一导电贯孔234c。接着，电流再从第一导电贯孔234c流经第一导电段213c的第一部分2131c。至此，电流呈现顺时针方向的流动，而第一导电段211c、第一导电贯孔231c、第二导电段221c、第一导电贯孔232c、第一导电段212c、第一导电贯孔233c、第二导电段222c、第一导电贯孔234c及第一导电段213c的第一部分2131c即形成第一螺旋状导电单元250c，而其螺旋延伸方向为顺时针方向。

接着，电流从第一部分2131c流至第一导电段213c的第二部分2132c，然后在流经第二部分2132c后经由第二导电贯孔241c流至第二导电段223c。然后，电流经由第二导电段223c流至第二导电贯孔242c，再从第二导电贯孔242c经由第一导电段214c流至第二导电贯孔243c。然后，电流从第二导电贯孔243c经由第二导电段224c流至第二导电贯孔244c。最后，电流从第二导电贯孔244c经由第一导电段215c流至接点280a，并从接点280a流出第一磁化方向设定组件200c。如此一来，从第二部分2132c开始，电流便呈现逆时针方向流动，而第二部分2132c、第二导电贯孔241c、第二导电段223c、第二导电贯孔242c、第一导电段214c、第二导电贯孔243c、第二导电段224c、第二导电贯孔244c及第一导电段215c便形成第二螺旋状导电单元260c，而其螺旋延伸方向为逆时针方向。

在本实施例中，第一螺旋状导电单元250c缠绕磁阻传感器122a与磁阻传感器122b，因此可将磁阻传感器122a与磁阻传感器122b的磁化方向设定为-y方向。此外，第二螺旋状导电单元260c缠绕磁阻传感器122c与磁阻传感器122d，因此可将磁阻传感器122c与磁阻传感器122d的磁化方向设定为+y方向。

在本实施例中，这些第一导电段之一(例如为第一导电段213c)为U形导电段，此U形导电段的一部分(即第一部分2131c)属于第一螺旋状导电单元250c，此U形导电段的另一部分(即第二部分2132c)属于第二螺旋状导电单元260c。

在本实施例中，第二磁化方向设定组件亦可以具有如第一磁化方向设定组件200c所具有的第一螺旋状导电单元250c与第二螺旋状导电单元260c，其中第一螺旋状导电单元250c缠绕磁阻传感器132b与磁阻传感器142b，而第二螺旋状导电单元260c缠绕磁阻传感器132a与磁阻传感器142a，且第一螺旋状导电单元250c与第二螺旋状导电单元260c沿着-x方向排列。

在本实施例中，这些第一导电段与这些第二导电段至少部分重叠，且重叠的面积比图3的实施例还大，以使得磁场产生效率更大。

综上所述，在本发明的实施例的磁场感测装置中，由于第二磁场感测单元与第三磁场感测单元可经由电路切换成两个不同的惠斯登全桥，以分别感测第二方向与第三方向的磁场分量，因此磁场感测装置可以采用较少的磁阻传感器就可以感测三个方向的磁场分量。如此一来，便能够简化磁场感测装置的架构，且缩小磁场感测装置的体积。在本发明的实施例的磁场感测模块中，由于第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，且不同于第三螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，因此可以利用简单的三个螺旋导电单元就能够有效设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向，因此本发明的实施例的磁场感测模块的架构简单，且体积可以较小。在本发明的实施例的磁场感测模块中，由于第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，因此可以采用简单的多个第一导电段、多个第二导电段及导电贯孔就能够有效设定磁场感测单元的这些磁阻传感器的磁化方向。所以，本发明的实施例的磁场感测模块的架构简单，且体积可以较小。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。

Claims (11)

1.一种磁场感测装置，其特征在于，包括：

基板，具有表面及相对所述表面以不同方向倾斜的第一斜面与第二斜面；

第一磁场感测单元，包括多个连接成惠斯登全桥且配置于所述表面上的磁阻传感器，且用以感测第一方向的磁场分量；

第二磁场感测单元，包括多个连接成惠斯登半桥且配置于所述第一斜面上的磁阻传感器；

第三磁场感测单元，包括多个连接成惠斯登半桥且配置于所述第二斜面上的磁阻传感器；以及

切换电路，电性连接所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元，且用以将所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元切换至两个不同的惠斯登全桥，且所述两个不同的惠斯登全桥用以分别感测第二方向的磁场分量与第三方向的磁场分量。

2.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一磁场感测单元、所述第二磁场感测单元及所述第三磁场感测单元的所述多个磁阻传感器为各向异性磁阻传感器。

3.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向彼此实质上垂直。

4.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向的至少其中二个彼此不垂直。

5.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第二磁场感测单元的所述多个磁阻传感器的感测轴实质上平行于所述第一斜面的倾斜延伸方向，且所述第三磁场感测单元的所述多个磁阻传感器的感测轴实质上平行于所述第二斜面的倾斜延伸方向。

6.根据权利要求5所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一磁场感测单元的所述多个磁阻传感器的感测轴实质上垂直于所述第一斜面的所述倾斜延伸方向，且垂直于所述第二斜面的所述倾斜延伸方向。

7.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，还包括：

第一磁化方向设定组件，配置于所述第一磁场感测单元旁，且用以设定所述第一磁场感测单元的所述多个磁阻传感器的磁化方向；以及

第二磁化方向设定组件，配置于所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元旁，且用以设定所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元的所述多个磁阻传感器的磁化方向。

8.根据权利要求7所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一磁化方向设定组件与所述第二磁化方向设定组件各包括：

第一螺旋状导电单元；

第二螺旋状导电单元；以及

第三螺旋状导电单元，其中所述第二螺旋状导电单元电性连接于所述第一螺旋状导电单元与所述第三螺旋状导电单元之间，且所述第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于所述第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，且不同于所述第三螺旋状导电单元的螺旋延伸方向。

9.根据权利要求7所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一磁化方向设定组件包括：

多个第一导电段，配置于所述第一磁场感测单元的上侧与下侧的一侧；

多个第二导电段，配置于所述第一磁场感测单元的上侧与下侧的另一侧；

多个第一导电贯孔，将部分的所述多个第一导电段与部分的所述多个第二导电段连接成第一螺旋状导电单元；以及

多个第二导电贯孔，将另一部分的所述多个第一导电段与另一部分的所述多个第二导电段连接成第二螺旋状导电单元，其中所述第一螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于所述第二螺旋状导电单元的螺旋延伸方向，且

所述第二磁化方向设定组件包括：

多个第三导电段，配置于所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元的上侧与下侧的一侧；

多个第四导电段，配置于所述第二磁场感测单元与所述第三磁场感测单元的上侧与下侧的另一侧；

多个第三导电贯孔，将部分的所述多个第三导电段与部分的所述多个第四导电段连接成第三螺旋状导电单元；以及

多个第二导电贯孔，将另一部分的所述多个第三导电段与另一部分的所述多个第四导电段连接成第四螺旋状导电单元，其中所述第三螺旋状导电单元的螺旋延伸方向不同于所述第四螺旋状导电单元的螺旋延伸方向。

10.根据权利要求9所述的磁场感测装置，其特征在于，所述多个第一导电段之一为第一U形导电段，所述第一U形导电段的一部分属于所述第一螺旋状导电单元，所述第一U形导电段的另一部分属于所述第二螺旋状导电单元，所述多个第三导电段之一为第二U形导电段，所述第二U形导电段的一部分属于所述第三螺旋状导电单元，且所述第二U形导电段的另一部分属于所述第四螺旋状导电单元。

11.根据权利要求9所述的磁场感测装置，其特征在于，所述多个第一导电段与所述多个第二导电段部分重叠，且所述多个第三导电段与所述多个第四导电段部分重叠。